DE102018121258A1 - Head-mounted display and amusement facility with such a head-mounted display - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head Mounted Display (HMD) (1), aufweisend ein Gehäuse (10) mit einem Innenraum (11), mindestens eine optische Linse (15, 17) mit einer im Brennpunkt (16, 18) liegenden Brennpunktebene (5) die innerhalb des Gehäuses (10) angeordnet ist, wenigstens einen ersten Polfilter (21) mit einer ersten Polarisationsrichtung und einen zweiten Polfilter (22) mit einer zweiten Polarisationsrichtung, und wenigstens eine LCD-Einheit (25), wobei die wenigstens eine LCD-Einheit (25) im Bereich der Brennpunktebene (5) zwischen dem ersten Polfilter (21) und dem zweiten Polfilter (22) angeordnet ist, und wobei der erste Polfilter (21) und/oder der zweite Polfilter (22) beabstandet zu der Brennpunktebene (5) angeordnet ist bzw. sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vergnügungseinrichtung (2), insbesondere ein Freiluftfahrgeschäft, eine Achterbahn oder ein Karussell mit einem HMD (1).The invention relates to a head mounted display (HMD) (1), which has a housing (10) with an interior (11), at least one optical lens (15, 17) with a focal plane (5, 16) at the focal point (16, 18) ) which is arranged within the housing (10), at least one first polarizing filter (21) with a first polarization direction and a second polarizing filter (22) with a second polarization direction, and at least one LCD unit (25), the at least one LCD Unit (25) is arranged in the area of the focal plane (5) between the first polarizing filter (21) and the second polarizing filter (22), and the first polarizing filter (21) and / or the second polarizing filter (22) is spaced apart from the focal plane ( 5) is or are arranged. In addition, the present invention relates to an amusement device (2), in particular an open air ride, a roller coaster or a carousel with an HMD (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head Mounted Display (HMD) mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, welches für den Innen- und Außeneinsatz verbesserte Eigenschaften und eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen die Einstrahlung von natürlichem Sonnenlicht aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vergnügungseinrichtung, insbesondere ein Freiluftfahrgeschäft, eine Achterbahn oder ein Karussell mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 aufweisend wenigstens ein solches Head Mounted Display.The present invention relates to a head-mounted display (HMD) with the features of patent claim 1, which has improved properties and an improved resistance to the radiation from natural sunlight for indoor and outdoor use. In addition, the present invention relates to an amusement device, in particular an open-air ride, a roller coaster or a carousel with the features of patent claim 9, having at least one such head-mounted display.

Head Mounted Displays, nachfolgend HMDs genannt, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen der Anzeige künstlich erzeugter Darstellungen im Sichtbereich des Anwenders. Hierfür können die HMDs auf dem Kopf und vor den Augen einer Person positioniert oder befestigt werden, wobei das Bild einen möglichst großen Bereich im Sichtfeld der Person abdecken kann. Diese Art von Darstellungsgeräten wird vor allem im Bereich der VR-Brillen zur Erzeugung einer virtuellen Realität eingesetzt. In diesem Fall kann die Darstellung einer virtuellen Realität auch in Abhängigkeit von der Position und/oder der Ausrichtung der VR-Brille synchron zu der Kopfbewegung der Person in Echtzeit angepasst werden. Auch kann die optische Realität von einer Kamera aufgenommen werden und in der Darstellung des HMDs durch Einspielen von Augmented-Reality-Effekten erweitert werden.Head-mounted displays, hereinafter referred to as HMDs, are known from the prior art in various configurations and serve to display artificially generated representations in the user's field of vision. For this purpose, the HMDs can be positioned or fastened on the head and in front of a person's eyes, whereby the image can cover as large an area as possible in the person's field of vision. This type of display device is mainly used in the field of VR glasses to create a virtual reality. In this case, the representation of a virtual reality can also be adapted in real time depending on the position and / or the orientation of the VR glasses in synchronism with the head movement of the person. The optical reality can also be recorded by a camera and expanded in the representation of the HMD by importing augmented reality effects.

HMDs umfassen typischerweise ein Gehäuse mit einem Innenraum. In dem Innenraum ist entweder eine zweigeteilte Anzeigeeinheit oder zwei Anzeigeeinheiten angeordnet, deren erzeugte Darstellung von der Person durch jeweils eine optische Linse pro Auge erfasst werden kann. Die jeweilige Anzeigeeinheit umfasst typischerweise eine Hintergrundbeleuchtung, einen ersten Polarisator, eine LCD-Einheit und einen zweiten Polarisator. Die LCD-Einheit umfasst zwei Elektroden, welche auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind und durch welche der sich zwischen den Elektroden befindende Flüssigkristall derart beeinflusst werden kann, dass die Polarisation des durch den Flüssigkristall strahlenden Lichtes gedreht wird.HMDs typically include a housing with an interior. Either a two-part display unit or two display units are arranged in the interior, the generated representation of which can be captured by the person using one optical lens per eye. The respective display unit typically comprises a backlight, a first polarizer, an LCD unit and a second polarizer. The LCD unit comprises two electrodes which are arranged on the respectively opposite sides and through which the liquid crystal located between the electrodes can be influenced in such a way that the polarization of the light radiating through the liquid crystal is rotated.

In Abhängigkeit der Polarisation des durch die LCD-Einheit austretenden Lichtes können Lichtstrahlen der Hintergrundbeleuchtung durch den zweiten Polfilter austreten und dementsprechend durch die Augen der Person wahrgenommen werden.Depending on the polarization of the light emerging through the LCD unit, light rays from the backlight can emerge through the second polarizing filter and can accordingly be perceived by the person's eyes.

Im Stand der Technik hat sich der Einsatz derartiger HMDs bewährt. Insbesondere für die Verwendung von HMDs wurde eine Vielzahl von Anwendungen entwickelt, welche beispielsweise den Erlebniswert von Vergnügungseinrichtungen, insbesondere Freiluftfahrgeschäften, Achterbahnen, Karussells oder dergleichen erhöht. Derartige Vergnügungseinrichtungen befinden sich häufig außerhalb geschlossener Räume, wodurch die HMDs allen möglichen Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Neben einem großen möglichen Temperatureinsatzbereich müssen die HMDs staub- und feuchtigkeitsdicht sein, um ein VR-Erlebnis in einer Vergnügungseinrichtung bei sämtlichen Wetterbedingungen erleben zu können.The use of such HMDs has proven itself in the prior art. In particular for the use of HMDs, a large number of applications have been developed which, for example, increase the value of amusement facilities, in particular outdoor rides, roller coasters, carousels or the like. Such amusement facilities are often located outside of enclosed spaces, which means that the HMDs are exposed to all possible environmental conditions. In addition to a large possible temperature range, the HMDs must be dust and moisture-proof in order to experience a VR experience in an amusement facility in all weather conditions.

Als Nachteil hat sich herausgestellt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten HMDs, insbesondere wenn sie außerhalb geschlossener Räume verwendet werden, aber auch wenn sie im Innenraum hinter einem Fenster abgelegt und so Sonneneinstrahlung ausgesetzt wurden, Beschädigungen in Form von bleibenden hellen Flecken auf der Anzeigeeinheit aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass beim Ablegen von HMDs im Bereich von einstrahlendem Sonnenlicht das Licht durch die optischen Linsen in den Innenraum des Gehäuses des HMDs eindringt und die Anzeigeeinheit zerstört. Das Sonnenlicht wird durch die optische Linse gebündelt und trifft gebündelt im Bereich des Brennpunktes auf die Anzeigeeinheit, welche in Folge der Hitzeeinwirkung zerstört wird.It has turned out to be a disadvantage that the HMDs known from the prior art, especially when they are used outside of closed rooms, but also when they are placed in the interior behind a window and thus exposed to sunlight, damage in the form of permanent bright spots on the Have display unit. It has been found that when HMDs are deposited in the area of incident sunlight, the light penetrates through the optical lenses into the interior of the housing of the HMD and destroys the display unit. Sunlight is focused by the optical lens and strikes the display unit in the area of the focal point, which is destroyed as a result of the heat.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.This is where the present invention comes in.

Der Erfindung liegt die Aufgaben zugrunde, ein verbessertes HMD zur Verfügung zu stellen, das zweckmäßigerweise die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten HMDs beseitigt und für den Außeneinsatz insbesondere für Vergnügungseinrichtungen, Achterbahnen und Karussells aber auch für die Heimanwendung in Innenräumen geeignet ist. Das erfindungsgemäße HMD soll unempfindlich gegenüber direkter Sonneneinstrahlung sein. Typischerweise treten Sonnenstrahlen immer dann in das HMD ein, wenn eine Person, beispielweise ein Fahrgast einer Vergnügungseinrichtung, das HMD vor oder nach dem Erlebnis in einer Vergnügungseinrichtung auf- bzw. absetzt, aber auch, wenn das HMD im Innenraumgebrauch vor einem Fenster oder in einem Raum mit einer hohen Lichtintensität abgelegt wird.The invention is based on the objects of providing an improved HMD which expediently eliminates the disadvantages of the HMDs known from the prior art and is suitable for outdoor use, in particular for amusement facilities, roller coasters and carousels, but also for home use indoors. The HMD according to the invention is said to be insensitive to direct sunlight. Typically, sun rays enter the HMD whenever a person, for example a passenger in an amusement facility, puts the HMD on or off before or after the experience in an amusement facility, but also when the HMD is used in front of a window or in an indoor area Space with a high light intensity.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein HMD mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch eine Vergnügungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.According to the invention, these objects are achieved by an HMD with the features of patent claim 1. In addition, these objects are achieved according to the invention by an amusement device with the features of claim 9.

Die Unteransprüche haben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.The subclaims have further advantageous refinements of the invention.

Das erfindungsgemäße HMD umfasst ein Gehäuse mit einem Innenraum, mindestens eine optische Linse mit einer im Brennpunkt liegenden Brennpunktebene, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wenigstens einen ersten Polfilter mit einer ersten Polarisationsrichtung und einen zweiten Polfilter mit einer zweiten Polarisationsrichtung und wenigstens eine LCD-Einheit, wobei die wenigstens eine LCD-Einheit im Bereich der Brennpunktebene zwischen dem ersten Polfilter und dem zweiten Polfilter angeordnet ist und wobei der erste Polfilter und/oder der zweite Polfilter beabstandet zu der Brennpunktebene bzw. der LCD-Einheit und thermisch entkoppelt angeordnet ist, bzw. sind.The HMD according to the invention comprises a housing with an interior, at least one optical lens with a focal plane located in the focal point and arranged within the housing, at least one first polarizing filter with a first polarization direction and a second polarizing filter with a second polarization direction and at least one LCD unit, the at least one LCD unit in the region of the focal plane is arranged between the first polarizing filter and the second polarizing filter and the first polarizing filter and / or the second polarizing filter is or are spaced apart from the focal plane or the LCD unit and thermally decoupled.

Das vorliegende erfindungsgemäße HMD beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass die eintretenden Lichtstrahlen durch die optische Linse gebündelt werden und nicht die LCD-Einheit zerstören, sondern lediglich der erste Polfilter und/oder der zweite Polfilter durch Hitzeeinwirkungen beschädigt werden, bzw. wird. Demnach beruht das erfindungsgemäße HMD auf der Maßnahme, den ersten Polfilter und/oder den zweiten Polfilter beabstandet von der in dem Brennpunkt liegenden Brennpunktebene anzuordnen. Dadurch wird die durch die eintretenden Lichtstrahlen resultierende thermische Belastung so weit reduziert, dass das HMD unbeschadet und ungehindert Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden kann.The present HMD according to the invention is based on the surprising finding that the incoming light rays are bundled by the optical lens and do not destroy the LCD unit, but only the first polarizing filter and / or the second polarizing filter are or are damaged by the effects of heat. Accordingly, the HMD according to the invention is based on the measure of arranging the first polarizing filter and / or the second polarizing filter at a distance from the focal plane located in the focal point. As a result, the thermal load resulting from the incoming light rays is reduced to such an extent that the HMD can be exposed to the sun without damage and unimpeded.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass zwischen der LCD-Einheit und dem ersten Polfilter und/oder dem zweiten Polfilter eine Trendspalte angeordnet ist. Die Trendspalte dient der thermischen und/oder mechanischen Entkopplung des ersten Polfilters und/oder des zweiten Polfilters. Dadurch ist einerseits ein ausreichender Abstand zwischen dem ersten Polfilter und/oder dem zweiten Polfilter zu der Brennpunktebene der optischen Linse eingestellt und andererseits wird ein Wärmetransport zwischen der LCD-Einheit und dem jeweiligen Polfilter reduziert. Besonders bevorzugt ist die Trendspalte mit einem gasförmigen Medium gefüllt, wobei besonders bevorzugt der gesamte Innenraum des Gehäuses mit dem gasförmigen Medium gefüllt ist. Das Medium ist weiter bevorzugt ein nicht reaktives Gas, bevorzugt ist ein gereinigtes Gas, ein technisches Gas oder ein Gasgemisch.A further advantageous embodiment of the present invention provides that a trend column is arranged between the LCD unit and the first polarizing filter and / or the second polarizing filter. The trend column is used for thermal and / or mechanical decoupling of the first polarizing filter and / or the second polarizing filter. As a result, on the one hand a sufficient distance between the first polarizing filter and / or the second polarizing filter to the focal plane of the optical lens is set and on the other hand a heat transport between the LCD unit and the respective polarizing filter is reduced. The trend column is particularly preferably filled with a gaseous medium, the entire interior of the housing being particularly preferably filled with the gaseous medium. The medium is further preferably a non-reactive gas, a purified gas, a technical gas or a gas mixture is preferred.

Nach Maßgabe einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der wenigstens einen LCD-Einheit und der wenigstens einen optischen Linse der wenigstens eine zweite Polfilter angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen der wenigstens einen LCD-Einheit und dem wenigstens einen zweiten Polfilter mindestens 1/25 des Abstands zwischen der wenigsten einen LCD-Einheit und der wenigstens einen optischen Linse, bzw. der Brennweite der optischen Linse beträgt. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass bereits ein geringfügiger Abstand zwischen der Brennweite der optischen Linse und dem Polfilter ausreicht, um die thermische Einwirkung der durch die Linse eintretenden Strahlen auf den Polfilter zu reduzieren, ohne dass die von der das HMD tragenden Person wahrgenommene Darstellung des angezeigten Bildes beeinträchtigt wird.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the at least one second polarizing filter is arranged between the at least one LCD unit and the at least one optical lens, the distance between the at least one LCD unit and the at least one second polarizing filter is at least 1/25 of the distance between the at least one LCD unit and the at least one optical lens, or the focal length of the optical lens. It has been found that even a slight distance between the focal length of the optical lens and the polarizing filter is sufficient to reduce the thermal effect of the rays entering through the lens on the polarizing filter without the representation of the person perceived by the HMD displayed image is affected.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn der wenigstens eine zweite Polfilter auf der der wenigstens einen LCD-Einheit zugewandten Seite der wenigstens einen optischen Linse angeordnet ist. Hierzu kann der zweite Polfilter unmittelbar auf der optischen Linse aufgebracht bzw. angeordnet sein oder alternativ innerhalb der optischen Linse angeordnet werden. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Polfilter zwischen der wenigstens einen optischen Linse und der LCD-Einheit äquidistant zu der optischen Linse zur Vermeidung von Lichtbrechungen angeordnet ist. Die durch die optische Linse hindurchtretenden Lichtstrahlen treffen bzw. passieren demnach jeweils senkrecht den Polfilter.It has proven to be advantageous if the at least one second polarizing filter is arranged on the side of the at least one optical lens facing the at least one LCD unit. For this purpose, the second polarizing filter can be applied or arranged directly on the optical lens or alternatively can be arranged within the optical lens. In particular, it has proven to be advantageous if the polarizing filter is arranged between the at least one optical lens and the LCD unit equidistant from the optical lens in order to avoid light refractions. The light rays passing through the optical lens therefore hit or pass the polarizing filter perpendicularly.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die erste Polarisationsrichtung des ersten Polfilters und die zweite Polarisationsrichtung des zweiten Polfilters ungleich sind. Insbesondere ist bevorzugt, wenn der erste Polfilter und der zweite Polfilter Linearpolfilter sind und die erste Polarisationsrichtung senkrecht zu der zweiten Polarisationsrichtung ausgerichtet ist.A further advantageous embodiment of the present invention provides that the first polarization direction of the first polarizing filter and the second polarization direction of the second polarizing filter are not the same. In particular, it is preferred if the first polarizing filter and the second polarizing filter are linear polarizing filters and the first polarization direction is oriented perpendicular to the second polarization direction.

Insbesondere für die Verwendung von Vergnügungseinrichtungen in Außenräumen bzw. im Freien hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Innenraum des Gehäuses durch die wenigstens eine optische Linse verschlossen ist. Nach Maßgabe der Erfindung soll das HMD hinreichend sowohl gegen Spritzwasser z.B. Regen als auch Staub geschützt sein, und in einem einfachen Reinigungsverfahren für die Wiederverwendung in der Vergnügungseinrichtung desinfizierbar bzw. reinigbar sein. Einerseits kann somit eine hygienisch bedenkenlose Wiederverwendung in einer Vergnügungseinrichtung bewerkstelligt werden und andererseits können keine Fremdkörper in den Innenraum des Gehäuses gelangen, die die erzeugte Darstellung negativ beeinflussen.In particular for the use of amusement facilities outdoors or outdoors, it has proven to be advantageous if the interior of the housing is closed by the at least one optical lens. According to the invention, the HMD should be sufficient both against splashing water e.g. Rain and dust must be protected, and be disinfectable or cleanable in a simple cleaning process for reuse in the amusement facility. On the one hand, a hygienically safe reuse in an amusement facility can thus be achieved and, on the other hand, no foreign objects can get into the interior of the housing, which negatively affect the display produced.

Insbesondere ist vorteilhaft, wenn das Gehäuse für die Außenanwendung mindestens dem Standard IP 4x entspricht, wobei besonders bevorzugt ein höherer Schutzstandard als IP4X gegen Fremdkörper realisiert werden sollte. Insbesondere ist bevorzugt, wenn der Schutzstandard mindestens IP 6kX entspricht. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das HMD für die Außenanwendung mindestens der Schutzart gegen Wasser IPX4 entspricht, wobei weiter bevorzugt mindestens IPX4k und weiter bevorzugt IPX6 aufweist.It is particularly advantageous if the housing for outdoor use corresponds at least to the IP 4x standard, with a higher protection standard than IP4X against foreign bodies being particularly preferred. It is particularly preferred if the protection standard corresponds to at least IP 6kX. Furthermore, it is particularly advantageous if the HMD has at least IPX4 protection against water for outdoor use corresponds, with further preferably having at least IPX4k and more preferably IPX6.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vergnügungseinrichtung, insbesondere ein Freiluftfahrgeschäft, eine Achterbahn oder ein Karussell aber auch eine Vergnügungseinrichtung für die Heimanwendung in Innen- und Außenräumen, mit wenigstens einem HMD, wobei das HMD bevorzugt als VR-Brille eingesetzt wird und ein Gehäuse mit einem Innenraum, mindestens eine optische Linse mit einer im Brennpunkt liegenden Brennpunktebene, die innerhalb des Innenraums des Gehäuses angeordnet ist, aufweist. Darüber hinaus weist das HMD wenigstens einen ersten Polfilter mit einer ersten Polarisationsrichtung und einen zweiten Polfilter mit einer zweiten Polarisationsrichtung auf und wenigstens eine LCD-Einheit, wobei die wenigstens eine LCD-Einheit im Bereich der Brennpunktebene zwischen dem ersten Polfilter und dem zweiten Polfilter angeordnet ist und wobei der erste Polfilter und/oder der zweite Polfilter beabstandet und thermisch entkoppelt zu der Brennpunktebene angeordnet ist bzw. sind. Die Vergnügungseinrichtung mit dem erfindungsgemäßen HMD kann besonders wirtschaftlich betrieben werden, da die zu erwartende Lebensdauer eines erfindungsgemäßen HMDs deutlich erhöht ist und durch die entsprechende Ausgestaltung des HMDs dieses nach der Verwendung in der Vergnügungseinrichtungen wirtschaftlich und hygienisch gereinigt bzw. desinfiziert werden kann, um zeitnah in der Vergnügungseinrichtungen wiederverwendet werden zu können.Another aspect of the present invention relates to an amusement device, in particular an open-air ride, a roller coaster or a carousel, but also an amusement device for home use indoors and outdoors, with at least one HMD, the HMD preferably being used as VR glasses and a housing with an interior, has at least one optical lens with a focal plane located in the focal point, which is arranged within the interior of the housing. In addition, the HMD has at least a first polarizing filter with a first polarization direction and a second polarizing filter with a second polarization direction and at least one LCD unit, the at least one LCD unit being arranged in the region of the focal plane between the first polarizing filter and the second polarizing filter and wherein the first polarizing filter and / or the second polarizing filter is or are spaced apart and thermally decoupled from the focal plane. The amusement device with the HMD according to the invention can be operated particularly economically, since the expected lifespan of an HMD according to the invention is significantly increased and, due to the corresponding design of the HMD, it can be cleaned and disinfected economically and hygienically after use in the amusement devices to promptly in to be able to reuse the amusement facilities.

Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das HMD mittels einer kabelgebundenen und/oder kabellosen Schnittstelle mit der Vergnügungseinrichtung verbunden ist, wobei die Vergnügungseinrichtung eine zentrale oder eine Vielzahl dezentraler Datenverarbeitungsanlagen aufweist, die eine in dem jeweiligen HMD angezeigte virtuelle Realität erzeugt bzw. erzeugen. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die erfindungsgemäße Vergnügungseinrichtung Mittel umfasst, durch die HMDs nach der Verwendung durch einen Fahrgast gereinigt bzw. desinfiziert werden können.According to a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the HMD is connected to the amusement device by means of a wired and / or wireless interface, the amusement device having a central or a large number of decentralized data processing systems which have a virtual reality displayed in the respective HMD created or generate. It is particularly advantageous if the amusement device according to the invention comprises means by which HMDs can be cleaned or disinfected after use by a passenger.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ein beispielhaftes und erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel im Detail erläutert. Es zeigt

  • 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Head Mounted Displays (HMDs), das für die stereographische Darstellung einer virtuellen Realität ausgebildet ist.
An exemplary embodiment according to the invention is explained in detail below with reference to the accompanying drawings. It shows
  • 1 is a schematic, partially sectioned representation of a head mounted display (HMDs), which is designed for the stereographic representation of a virtual reality.

1 ist eine schematische Darstellung eines Head Mounted Displays 1, nachfolgend HMD 1 genannt, zu entnehmen, welches eingerichtet ist, auf den (nicht dargestellten) Kopf einer Person aufgesetzt zu werden. Das HMD 1 kann beispielsweise eine VR-Brille sein und die optische Realität im aktuellen Sichtfeld der Person durch eine bevorzugt stereoskopische Darstellung einer weiter bevorzugt künstlich erzeugten Darstellung, einer sogenannten virtuellen Realität, ersetzen. 1 is a schematic representation of a head mounted display 1 , hereinafter HMD 1 called, to see which is set up to be placed on the (not shown) head of a person. The HMD 1 can be, for example, VR glasses and replace the optical reality in the person's current field of vision with a preferably stereoscopic representation of a more preferably artificially generated representation, a so-called virtual reality.

Hierzu umfasst das HMD 1 ein Gehäuse 10, welches beispielsweise mittels (nicht dargestellten) Befestigungsmitteln an dem Kopf bzw. dem Körper der Person befestigt werden kann und derart vor den Augen der Person positioniert ist, dass deren Sichtfeld vollständig durch das Gehäuse 10 abgedeckt ist.The HMD includes this 1 a housing 10 , which can be fastened to the head or body of the person, for example, by means of fastening means (not shown) and is positioned in front of the person's eyes such that their field of vision is completely through the housing 10 is covered.

Das Gehäuse 10 ist bevorzugt topfförmig ausgestaltet und umfasst zwei optische Linsen 15, 17, welche jeweils einem Auge der Person zugeordnet sind. Das Gehäuse 10 schließt einen Innenraum 11 ein, der durch die zwei optischen Linsen 15, 17 gegen Fremdkörper, insbesondere Staub, sowie Wasser, insbesondere Spritzwasser oder Regen, verschlossen ist.The housing 10 is preferably cup-shaped and comprises two optical lenses 15 . 17 , which are each assigned to one eye of the person. The housing 10 closes an interior 11 one through the two optical lenses 15 . 17 is closed against foreign bodies, in particular dust, and water, in particular splash water or rain.

Die beiden optischen Linsen 15, 17 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Sammellinsen, die jeweils einen auf einer Brennpunktebene 5 liegenden Brennpunkt 16, 18 aufweisen, welche auf der dem Innenraum 11 zugewandten Seite des Innenraums 11 des Gehäuses 10 angeordnet sind.The two optical lenses 15 . 17 are converging lenses in the illustrated embodiment, each one on a focal plane 5 lying focus 16 . 18th have which on the the interior 11 facing side of the interior 11 of the housing 10 are arranged.

In dem Innenraum 11 des Gehäuses 10 ist von der Umgebung geschützt wenigstens ein erster Polfilter 21 mit einer ersten Polarisationsrichtung, eine LCD-Einheit 25, ein zweiter Polfilter 22 mit einer zweiten Polarisationsrichtung und eine Hintergrundbeleuchtung 29 vorgesehen, wobei die von der Hintergrundbeleuchtung 29 abgegebenen Lichtstrahlen L zunächst zu dem ersten Polfilter 21 gelangen, die LCD-Einheit 25 und den zweiten Polfilter 22 durchstrahlen bevor sie zu der optischen Linse 15, 17 gelangen können. Der erste Polfilter 21 und der zweite Polfilter 22 sind lineare Polarisationsfilter und die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung sind zueinander verdreht, wobei die erste Polarisationsrichtung zu der zweiten Polarisationsrichtung bevorzugt um 90° verdreht ist.In the interior 11 of the housing 10 at least one first polarizing filter is protected from the environment 21 with a first polarization direction, an LCD unit 25th , a second polarizing filter 22 with a second polarization direction and a backlight 29 provided by the backlight 29 emitted light rays L first to the first polarizing filter 21 get the LCD unit 25th and the second polarizing filter 22 shine through before going to the optical lens 15 . 17 can reach. The first polarizing filter 21 and the second polarizing filter 22 are linear polarization filters and the first polarization direction and the second polarization direction are rotated with respect to one another, the first polarization direction being preferably rotated by 90 ° with respect to the second polarization direction.

Während die Hintergrundbeleuchtung 29 nicht-polarisiertes Licht abgibt, durchströmt das von der Hintergrundbeleuchtung 29 abgegebene Licht zunächst den ersten Polfilter 21, welcher in einer Polarisationsrichtung das Licht linear polarisiert. Anschließend folgt die LCD-Einheit 25, welche aus einer ersten Elektrode 26 und einer zweiten Elektrode 27 besteht, wobei zwischen der ersten Elektrode 26 und der zweiten Elektrode 27 ein Flüssigkristall 28 angeordnet ist, welcher in Abhängigkeit von der Bestromung der ersten und zweiten Elektrode 26, 27 die Polarisationsebene des Lichtes verdreht, so dass in Abhängigkeit von der Bestromung der Elektroden 26, 27 Einfluss auf die Polarisation des Lichts genommen werden kann, und eingestellt werden kann, ob Licht den zweiten Polfilter 22 durchdringt oder nicht.While the backlight 29 emits non-polarized light, flows through it from the backlight 29 emitted light first the first polarizing filter 21 , which linearly polarizes the light in a polarization direction. The LCD unit then follows 25th which consists of a first electrode 26 and a second electrode 27 consists, between the first electrode 26 and the second electrode 27 a liquid crystal 28 is arranged, which is dependent on the energization of the first and second electrodes 26 . 27 the polarization plane of the light rotates, so that depending on the current supply to the electrodes 26 . 27 Influence can be influenced on the polarization of the light, and can be adjusted whether light the second polarizing filter 22 pervades or not.

Damit die für die Person erzeugte Darstellung in einer ausreichenden Schärfe wahrnehmbar ist, muss die LCD-Einheit 25 im Bereich des Brennpunktes 16, 18 der jeweiligen optischen Linse 15, 17 angeordnet sein.The LCD unit must be so that the display generated for the person can be perceived with sufficient sharpness 25th in the area of focus 16 . 18th the respective optical lens 15 . 17 be arranged.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Polfilter 21 unmittelbar benachbart zu der LCD-Einheit 25 auf der der Hintergrundbeleuchtung 29 zugewandten Seite angeordnet. Der zweite Polfilter 22 ist dagegen beabstandet zu der LCD-Einheit 25 und der Brennpunktebene 5 angeordnet. Zwischen der LCD-Einheit 25 und dem zweiten Polfilter 22 ist ein Trendspalt 20 ausgebildet, durch den der zweite Polfilter 22 thermisch sowie mechanisch von der LCD-Einheit 25 entkoppelt ist. Die thermische Entkopplung verhindert einen Wärmetransport zwischen der LCD-Einheit 25 und dem zweiten Polfilter 22 durch einen hohen Wärmewiderstand.In the in 1 The illustrated embodiment is the first polarizing filter 21 immediately adjacent to the LCD unit 25th on the backlight 29 facing side arranged. The second polarizing filter 22 is on the other hand spaced from the LCD unit 25th and the focal plane 5 arranged. Between the LCD unit 25th and the second polarizing filter 22 is a trend gap 20th through which the second polarizing filter 22 thermally and mechanically from the LCD unit 25th is decoupled. The thermal decoupling prevents heat transfer between the LCD unit 25th and the second polarizing filter 22 due to a high thermal resistance.

Der Trendspalt 20 zwischen dem zweiten Polfilter 22 und der LCD-Einheit 25 kann durch ein (nicht dargestelltes) Medium gefüllt werden, welches besonders bevorzugt ein gasförmiges Medium ist. Weiter bevorzugt ist das Medium ein nicht reaktives Gas oder ein Gasgemisch mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit.The trend gap 20th between the second polarizing filter 22 and the LCD unit 25th can be filled with a medium (not shown), which is particularly preferably a gaseous medium. The medium is further preferably a non-reactive gas or a gas mixture with a low thermal conductivity.

Der Abstand A zwischen der Brennpunktebene 5 bzw. der LCD-Einheit 25 und dem zweiten Polfilter 22 beträgt dabei bevorzugt mindestens 1/25 der Brennweite F, also des Abstandes zwischen der Brennpunktebene und der jeweiligen optischen Linse 15, 17, wobei der Abstand A zwischen der Brennpunktebene 5 und dem zweiten Polfilter 22 beliebig größer ausgestaltet werden kann. Demnach sollte A ≥ 1/25*F sein.The distance A between the focal plane 5 or the LCD unit 25th and the second polarizing filter 22 is preferably at least 1/25 of the focal length F , that is, the distance between the focal plane and the respective optical lens 15 . 17 , the distance A between the focal plane 5 and the second polarizing filter 22 can be made any larger. Accordingly, A ≥ 1/25 * F.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der zweite Polfilter 22 auch unmittelbar auf der der LCD-Einheit 25 zugewandten Seite der optischen Linse 15, 17 angeordnet ist. Insbesondere ist bevorzugt, wenn der zweite Polfilter 22 derart ausgebildet ist, dass die durch die optische Linse 15, 17 tretenden Lichtstahlen L stets senkrecht durch den zweiten Polfilter 22 hindurchtreten, wodurch eine Lichtbrechung reduziert ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, wenn der zweite Polfilter 22 eine der optischen Linse 15, 17 entsprechende Krümmung aufweist.For example, it can be provided that the second polarizing filter 22 also directly on that of the LCD unit 25th facing side of the optical lens 15 . 17 is arranged. It is particularly preferred if the second polarizing filter 22 is formed such that the through the optical lens 15 . 17 stepping light rays L always vertical through the second polarizing filter 22 pass through, which reduces light refraction. This is achieved in particular when the second polarizing filter 22 one of the optical lens 15 . 17 has corresponding curvature.

Das HMD 1 kann eine geeignete Sensorik umfassen, durch welche die Bewegungen der Person bzw. die Bewegungen des Kopfes der Person erfasst werden können. Darüber hinaus kann das HMD 1 eine kabellose und/oder kabelgebundene Schnittstelle aufweisen, durch welche das HMD 1 mit einer eine virtuelle Realität erzeugenden Datenverarbeitungsanlage der Vergnügungseinrichtung 2 verbunden werden kann. Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung kann besonders bevorzugt die Datenverarbeitungsanlage eine vergnügungseinrichtungsspezifische virtuelle Realität erzeugen, welche auf dem entsprechenden HMD wiedergegeben wird.The HMD 1 can comprise a suitable sensor system by means of which the movements of the person or the movements of the head of the person can be detected. In addition, the HMD 1 have a wireless and / or wired interface through which the HMD 1 with a data processing system of the amusement facility generating a virtual reality 2 can be connected. According to the present invention, the data processing system can particularly preferably generate a virtual reality which is specific to the amusement facility and which is reproduced on the corresponding HMD.

BezugszeichenlisteReference list

11
HMDHMD
22
VergnügungseinrichtungAmusement facility
55
BrennpunktebeneFocal plane
1010
Gehäusecasing
1111
Innenrauminner space
1515
Linselens
1616
BrennpunktFocus
1717
Linselens
1818th
BrennpunktFocus
2020th
TrendspaltTrend gap
2121
erster Polfilterfirst polarizing filter
2222
zweiter Polfiltersecond polarizing filter
2525
LCD-EinheitLCD unit
2626
erste Elektrodefirst electrode
2727
zweite Elektrodesecond electrode
2828
FlüssigkristallLiquid crystal
2929
HintergrundbeleuchtungBacklight
AA
Abstanddistance
FF
Brennweite von 15, 17 Focal length of 15 . 17
LL
LichtstrahlBeam of light

Claims (10)

HMD (1) aufweisend: - ein Gehäuse (10) mit einem Innenraum (11), - mindestens eine optische Linse (15, 17) mit einer im Innenraum (11) des Gehäuses (10) in einem Brennpunkt (16, 18) liegenden Brennpunktebene (5), - wenigstens einen ersten Polfilter (21) mit einer ersten Polarisationsrichtung und einen zweiten Polfilter (22) mit einer zweiten Polarisationsrichtung, und - wenigstens eine LCD-Einheit (25), - wobei die wenigstens eine LCD-Einheit (25) im Bereich der Brennpunktebene (5) zwischen dem ersten Polfilter (21) und dem zweiten Polfilter (22) angeordnet ist, und - wobei der erste Polfilter (21) und/oder der zweite Polfilter (22) beabstandet zu der Brennpunktebene (5) angeordnet ist bzw. sind.HMD (1) comprising: - a housing (10) with an interior (11), - at least one optical lens (15, 17) with a focal plane (5) lying in the interior (11) of the housing (10) at a focal point (16, 18), - At least a first polarizing filter (21) with a first polarization direction and a second polarizing filter (22) with a second polarization direction, and - at least one LCD unit (25), - The at least one LCD unit (25) being arranged in the region of the focal plane (5) between the first polarizing filter (21) and the second polarizing filter (22), and - The first polarizing filter (21) and / or the second polarizing filter (22) being arranged at a distance from the focal plane (5). HMD (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der LCD-Einheit (25) und dem ersten Polfilter (21) und/oder dem zweiten Polfilter (22) eine Trennspalte (20) angeordnet ist. HMD (1) after Claim 1 , characterized in that a separation column (20) is arranged between the LCD unit (25) and the first polarizing filter (21) and / or the second polarizing filter (22). HMD (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen LCD-Einheit (25) der wenigstens einen optischen Linse (15, 17) der wenigstens eine zweite Polfilter (22) angeordnet ist, und dass der Abstand (A) zwischen der wenigstens einen LCD-Einheit (25) und/oder der Brennpunktebene (5) und dem wenigstens einen zweiten Polfilter (22) mindestens 1/25 des Abstands zwischen der wenigstens einen LCD-Einheit (25) und der wenigstens einen optischen Linse (15, 17) beträgt.HMD (1) after Claim 1 or 2 characterized in that the at least one second polarizing filter (22) is arranged between the at least one LCD unit (25) of the at least one optical lens (15, 17), and in that the distance (A) between the at least one LCD unit ( 25) and / or the focal plane (5) and the at least one second polarizing filter (22) is at least 1/25 of the distance between the at least one LCD unit (25) and the at least one optical lens (15, 17). HMD (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Polfilter (22) auf der der wenigstens einen LCD-Einheit (25) zugewandten Seite der wenigstens einen optischen Linse (15, 17) angeordnet ist.HMD (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one second polarizing filter (22) is arranged on the side of the at least one optical lens (15, 17) facing the at least one LCD unit (25). HMD (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der optischen Linse (15, 17) abgewandten Seite der LCD-Einheit (25) eine Hintergrundbeleuchtung (29) angeordnet ist.HMD (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a backlight (29) is arranged on the side of the LCD unit (25) facing away from the optical lens (15, 17). HMD (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung ungleich sind, vorzugsweise um 90° verdreht.HMD (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first polarization direction and the second polarization direction are unequal, preferably rotated by 90 °. HMD (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) des Gehäuses (10) durch die wenigstens eine optischen Linse (15, 17) verschlossen ist.HMD (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the interior (11) of the housing (10) is closed by the at least one optical lens (15, 17). HMD (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das HMD (1) mindestens eine Schutzklasse IP4X gegen Fremdkörper und/oder eine Schutzklasse gegen Wasser von mindestens IPX4 aufweist.HMD (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the HMD (1) has at least one protection class IP4X against foreign bodies and / or a protection class against water of at least IPX4. Vergnügungseinrichtung (2), insbesondere ein Freiluftfahrgeschäft, eine Achterbahn oder ein Karussell, mit wenigstens einem HMD (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche.Amusement facility (2), in particular an open-air ride, a roller coaster or a carousel, with at least one HMD (1) according to one of the preceding claims. Vergnügungseinrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das HMD (1) mit der Vergnügungseinrichtung (2) über eine kabelgebundene Schnittstelle verbunden ist, oder dass das HMD (1) über eine kabellose Schnittstelle mit der Vergnügungseinrichtung (2) verbunden ist.Amusement facility (2) after Claim 9 , characterized in that the HMD (1) is connected to the entertainment device (2) via a wired interface, or that the HMD (1) is connected to the entertainment device (2) via a wireless interface.
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